微喷射粘结成形设备的结构设计及铺粉工艺研究

摘要

快速成形技术(Rapid Prototyping,RP)起源于20世纪80年代后期，是一种基于材料堆积法的先进制造技术。它突破了传统加工方式，被认为是近20年来制造行业的一个重大突破。而微喷射粘结成形工艺是快速成形技术中的一种，相比于其它成形工艺，该工艺具有成形速度快、成形材料价格低、不需要材料支撑和便于实现彩色打印的优势。
　　目前国内外商品化的微喷射粘结成形设备存在着铺粉效率低、铺粉质量差、结构复杂的问题，本文提出了一种基于新型铺粉装置的微喷射粘结成形设备设计方案，并验证了的可行性。该设备具有铺粉效率高、铺粉质量好、结构简单、体积较小等优点。
　　根据设备的功能和机械设计准则要求，采用粉体料仓结构设计方法设计出一套新型铺粉装置，同时完成整套设备的设计方案。随后利用三维设计软件CATIA对结构设计方案中的各个零部件进行参数化设计、虚拟装配及运动仿真，验证设备运行的合理性，并得到完整的微喷射粘结成形设备三维模型。之后利用有限元法对铺粉装置的机械结构进行受力分析和优化改进，确保铺粉过程的安全性和稳定性。
　　最后分别设计正交实验，分析宝珠砂、金属粉在铺粉过程中粒径、铺粉速度、出粉口缝宽、层厚对铺粉质量和成形件截面位置的影响，验证铺粉装置的各项性能，确定该装置铺覆不同材料的最佳工艺参数。
　　本文微喷射粘结成形设备的设计思路和方法有一定的工程实用价值，对同类机电一体化设备的研发有着一定的参考价值。

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1 绪 论

1.1 引言

1.2快速成形技术

1.3微喷射粘结成形技术

1.4微喷射粘结成形技术的发展现状

1.5 本课题研究的意义和内容

2 设备结构设计方案拟定及关键技术分析

2.1总体设计思想

2.2铺粉装置方案设计

2.3设备传动方案设计

2.4 成形缸运动方案设计

2.5 喷射系统方案设计

2.6 本章小结

3 微喷射粘结成形设备机械结构设计

3.1 机械结构总体设计

3.2 铺粉机构设计

3.3 运动机构设计

3.4机架结构设计

3.5本章小结

4 设备的虚拟装配仿真和有限元分析

4.1设备的三维建模

4.2 整机的虚拟装配

4.3铺粉结构的有限元分析

4.4 铺粉装置结构优化

4.5 本章小结

5 铺粉工艺的研究

5.1 正交实验设计

5.2 铺粉工艺参数对铺粉质量的影响

5.3 铺粉工艺参数对已成形件位置的影响

5.4本章小结

6 总结与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

致谢

参考文献

附 录 攻读硕士期间发表的论文目录